0引言

盡管全球致力于降低交通事故率以實現零事故愿景,但事故仍頻發(fā),造成人員和財產重大損失。為迅速定位事故并提供救援,各國政府和機構正積極構建事故緊急呼叫系統(Accident Emergency Call Systems,AECS)。

AECS是為機動車輛定制的自動緊急呼叫系統,在交通事故或車內緊急情況下,該系統能自動或手動向公共安全應答平臺發(fā)起緊急呼叫,迅速傳遞車輛位置等關鍵信息。AECS通過迅速啟動救援流程,能有效減少事故的應急響應時間,以降低傷亡風險^[1]。

全球緊急呼叫系統法規(guī)認證主要涵蓋海關聯盟、歐盟及聯合國歐洲經濟委員會等地區(qū),歐盟與俄羅斯作為海關聯盟成員,已在車載緊急呼叫系統立法與執(zhí)行方面取得顯著進展,該系統已成為新車市場的強制要求^[1]。中國亦在積極推動國家強制性標準的制定, 目前該標準已正式立項。鑒于事故緊急呼叫系統在緊急情況下對挽救生命的重要性,保障其在充滿電磁干擾的現實環(huán)境中的穩(wěn)定性和可靠性尤為關鍵。

1AECS概述

事故緊急呼叫系統是一個高效救援通信體系,其核心組成部分包括:車載系統(In—Vehicle System,IVS)、全球導航衛(wèi)星系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)、移動蜂窩網絡以及公共安全應答點(Public Safety Answering Point,PSAP)[2]。架構示意圖如圖1所示。

車輛遇事故或緊急情況時,傳感器或手動信號可觸發(fā)緊急呼叫系統。IVS利用全球導航衛(wèi)星系統確定車輛位置、方向和軌跡,生成最小數據集MSD,并通過移動網絡發(fā)送至公共安全應答點(PSAP)。隨后,車載系統與PSAP建立雙向語音通信,PSAP接收MSD 數據并通過通話獲取詳細信息,篩選和確認緊急呼叫。根據事故情況,PSAP啟動救援機制,調動社會資源進行救助。

車載智能系統(IVS)作為事故緊急呼叫系統(AECS)的核心,其構成要素如圖2所示,主要包括以下幾個關鍵部分:

1)通信模塊:配備射頻單元和射頻天線,負責將最小數據集(MSD)傳輸至公共安全應答點(PSAP),并在此基礎上建立穩(wěn)定的語音通信鏈路。

2)導航定位模塊:內含GNSS接收機和GNSS天線,其核心功能是接收全球導航衛(wèi)星系統的信號,并準確解析出事故發(fā)生時車輛的具體經緯度位置。

3)數據處理單元:集成了調制解調模塊、話音編碼器及MSD信息源'承擔著數據編譯、調制解調和話音編碼等關鍵任務,以確保信息的準確傳遞和語音的清晰通信。

4)音頻設備:包括麥克風和揚聲器,允許車內乘員與PSAP進行實時的語音交流,為救援過程中的溝通提供便利。

2AECS整車級輻射抗擾方法及驗證

汽車的抗干擾能力對于評估其在復雜電磁環(huán)境中的安全性能至關重要,因此,深入研究AECS的電磁抗擾度測試方法對于驗證系統在電磁干擾下的穩(wěn)定性和功能完整性,以及確保其在實際應用中的可靠性極為關鍵。

2.1 測試平臺搭建

本測試方案整合了輻射抗擾度測試系統、AECS 被測對象以及AECS測試平臺,旨在打造一個電磁環(huán)境與全仿真網絡緊密結合的AECS測試環(huán)境。測試平臺的構建充分利用了實驗室現有設施,具體布局如圖3所示。

輻射抗擾度測試將在10 m法半電波暗室中執(zhí)行,關鍵設備包括信號發(fā)生器、功率放大器、定向耦合器、功率計以及天線,用以評估電子設備對電磁干擾的抵御能力。

AECS測試系統主要由通信綜測儀、導航星歷模擬器、通信天線、GNSS天線以及PSAP平臺等構成。綜測儀MD8475B負責模擬蜂窩網絡,通過蜂窩天線產生電磁波與車載系統建立通信鏈路;導航星歷模擬器GSG—6用以模擬GNSS衛(wèi)星信號,經由GNSS天線發(fā)射電磁波,供車載系統捕捉以確定位置信息。綜測儀和GNSS模擬器均位于控制室內,通過射頻線纜與半電波暗室內的相應天線相連。

為了確保信號的準確性,減少干擾,導航星歷模擬器與GNSS天線之間需加裝衛(wèi)星工作頻段的帶通濾波器,而綜測儀與通信天線之間則需串接運放器及通信頻段的帶通濾波器。同時,GNSS天線與通信天線的布局應盡可能遠離輻射抗擾度測試天線,以維護暗室內衛(wèi)星信號和蜂窩網絡信號的強度,同時降低來自測試天線的電磁干擾。

通過MX703330EeCallTester軟件,模擬PSAP核心功能,包括解析MSD信息和自動語音通信。測試車輛固定于半電波暗室的底盤測功機上,以保障環(huán)境穩(wěn)定。為模擬真實通信,車輛T—box的SIM卡或e—SIM卡將替換為專用測試白卡,確保順利注冊于通信測試儀,以執(zhí)行后續(xù)通信測試。

2.2 測試參數設置

完成測試平臺搭建后,進行通信綜測儀和衛(wèi)星信號模擬器參數配置。啟動SmartStudioManager軟件,輸入射頻線纜衰減值,選擇合適網絡制式和工作頻段。細致配置上下行鏈路,調整功率,確保綜測儀與車輛間穩(wěn)定通信,如圖4所示。

在導航模擬器的控制軟件GSGStudioview中,根據工況需求選擇衛(wèi)星制式、頻段和衛(wèi)星數;設定日期、時間、經緯度、海拔和速度等關鍵參數,精確生成衛(wèi)星信號軌跡。同時,調整輸出功率,確保信號電平在車載GNSS接收機的接收范圍內。

啟動MX703330E eCall Tester軟件,PSAP平臺將展示AECS狀態(tài)、事件時序和解析后的MSD信息。PSAP平臺還能遠程啟動SmartStudio Manager軟件,支持設置基本參數,提升測試靈活性和便捷性。

2.3測試工況及失效判定準則

AECS系統的EMC測試評估全面覆蓋了包括 GNSS接收機、IVS(含MSD模塊)、語音系統(麥克風和揚聲器)、無線通信系統(如GSM、WCDMA、LTE等),以及相關傳感器和事故檢測功能在內的關鍵組件。鑒于在EMC暗室內無法模擬實際的碰撞觸發(fā),測試中采用手動激活AECS的方法。在進行抗擾度測試時,AECS應滿足以下要求以確保其性能和可靠性:

1)車載緊急呼叫系統需手動可啟動,并向PSAP 傳輸MSD。

2)傳輸至PSAP的MSD需包含表1所有元素^[2],信息需準確,定位誤差不得超出車廠規(guī)范。

3)車載緊急呼叫系統應能同PSAP建立清晰的雙向語音通信。

在執(zhí)行輻射抗擾度測試期間,將測試分為兩種工況,具體的車輛測試條件和失效判定標準詳列于表2。

1)工況一為短期動態(tài)測試:可采用GB 34660—2017推薦的16個關鍵特征頻點,即27、45、65、90、120、150、190、230、280、380、450、600、750、900、1300、1800MHz^[3];企業(yè)也可根據需求選擇測試頻點進行評估。在每個測試頻點,手動激活AECS,實現MSD傳輸并保持20 s語音連接,隨后終止AECS;確保干擾場強駐留時間完整覆蓋AECS操作周期。

2)工況二為連續(xù)穩(wěn)態(tài)測試:采用連續(xù)掃頻方法;測試啟動時,需手動激活AECS,并確保在整個測試期間保持系統連接,以便全面評估系統在持續(xù)電磁場中的抗擾度能力。

在進行輻射抗擾度試驗時,為確保導航系統與移動蜂窩網絡系統的功能不受影響,建議對這兩個系統的工作頻段實施豁免。此舉旨在預防頻段間的電磁干擾,保障系統間的兼容性和獨立性,從而維護各自的正常運行。

2.4測試結果與驗證

遵循梅賽德斯-奔馳的整車電磁兼容性標準,將抗擾度測試標準按更為嚴格的場強要求設定:全頻段電平高達70 V/m,部分頻段甚至達到140 V/m,遠超法規(guī)要求的30 V/m;測試覆蓋的頻率范圍從100 KHz延伸至6 GHz^[4]。

在測試過程中,使用攝像頭對車輛的關鍵電子系統如儀表盤、中控屏和IVS狀態(tài)指示燈等進行視覺監(jiān)控,同時利用攝像頭內置的麥克風捕捉車內的聲音信息;通過CANoe工具進行實時車輛系統監(jiān)控,并運用eCall Tester軟件對MSD數據進行解析及AECS狀態(tài)監(jiān)控,從而對AECS系統在電磁干擾環(huán)境下的性能進行全面評估。

測試結果顯示,在工況一中,測試車輛成功地將所有最小數據集傳輸至PSAP,傳輸過程中未出現數據丟失;同時,車輛與測試設備之間實現了清晰穩(wěn)定的語音通信,且車輛接收的GNSS位置信息準確,滿足了定位精度要求,如圖5所示。在工況二中,AECS 系統在測試全程中維持了穩(wěn)定運作。測試結果突顯了車輛AECS系統在安全性與兼容性方面的顯著提升。

3 結束語

鑒于AECS在交通事故緊急救援中的重要性,本文深入研究了其整車電磁抗擾度的測試方法。通過搭建專業(yè)測試平臺和執(zhí)行嚴格的實車測試,對AECS 的性能進行了全面評估,旨在為后續(xù)的測試流程和系統改進提供實用的指導。

[參考文獻]

[1] 胡月,李錚,朱彤.車載事故緊急呼叫系統的應用及關鍵技術分析[J].汽車工程師,2019(6):11-14.

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[3] 道路車輛電磁兼容性要求和試驗方法:GB 34660—2017[S].

[4]EMC Performance Requirements-vehicle Tests :MBN10284-1:2019-10[S].

2024年15期第5篇